Question

汽车尾气和燃煤造成空气污染。

（1）CO₂是大气中含量最高的一种温室气体，控制和治理CO₂是解决温室效应的有效途径．目前，由CO₂来合成二甲醚已取得了较大的进展，其化学反应是：2CO₂（g）+6H₂（g）CH₃OCH₃（g）+3H₂O（g）△H=+QkJ/mol

①反应的平衡常数和温度的关系如下:

温度/℃	700	800	830	1000	1200
平衡常数	0.4	0.6	1.0	1．1	1.7

写出该反应平衡常数表达式：K=__________。

向一个10L的密闭容器中充入10mol CO₂和7molH₂，830℃时测得H₂为lmol，此时V （正）________V （逆）：（选填“>”、“<”）

②判断该反应在一定温度下，体积恒定的密闭容器中达到化学平衡状态的依据是__________。

A． 容器中密度不变

B． 容器内压强保持不变

C．平均摩尔质量保持不变

D．v（CO₂） :v（H₂） =1:3

E.单位时间内消耗2 mol CO₂，同时消耗1 mol二甲醚

F.△H不变

（2）汽车尾气净化的主要原理为2NO（g）+2CO（g）2CO₂（g）+N₂（g）。在密闭容器中发生该反应时，c（CO₂）随温度（T）、催化剂的表面积（S）和时间（t）的变化曲线，如图所示。

①在T₂温度下，0～2 s内的平均反应速率v（N₂）=__________；

②当固体催化剂的质量一定时，增大其表面积可提高化学反应速率。若催化剂的表面积S₁〉S₂，在上图中画出c（CO₂）在T₁、S₂条件下达到平衡过程中的变化趋势曲线。

（3）工业上用CO和H₂合成 CH₃OH：CO （g） +2H₂ （g） CH₃OH （g）

①现在容积均为1 L的a、b、c三个密闭容器中分别充入1 mol CO和2 mol H₂的混合气体，控制温度进行反应，测得相关数据的关系如图所示。下列说法正确的是____________

A．正反应的△H>0

B．反应进行到5 min时，b容器中v_正=v_逆

C．减压可使甲醇的含量由b点变成c点

D．达到平衡时，a、b、c中CO的转化率为b＞a>c

②某温度下，在体积固定的4L密闭容器中将1molCO和2molH₂混合，测得不同时刻的反应前后压强关系如下：

时间（min）	5	10	15	20	25	30
压强比（p后/p前）	0.98	0.90	0.80	0.70	0.70	0.70

达到平衡时CO的转化率为__________。

Answer

（1）① ；< ；②BCE ；

（2）①0.025mol /（L·s） ；

②；

（3）①c；②45%；

【解析】

试题分析：（1）①该反应平衡常数表达式为K=，向一个10L的密闭容器中充入10mol CO2和7molH2，830℃时测得H2为lmol，则

2CO2（g）+6H2（g）CH3OCH3（g）+3H2O（g）

开始（mol/L） 1 0.7 0 0

反应 0.2 0.6 0.1 0.3

某状态 0.8 0.1 0.1 0.3

Qc==×104＞K=1，反应向逆反应方向进行，此时V （正）＜V （逆），故答案为：；＜；

②A．反应过程中气体的质量和体积均不变，容器中气体的密度始终不变，不能判断是否达到化学平衡状态，错误；B．该反应属于气体体积发生变化的反应，容器内压强保持不变，说明气体的物质的量不变，能够说明达到化学平衡状态，正确；C．该反应属于气体体积发生变化的反应，气体质量保持不变，因此平均摩尔质量保持不变，能够说明达到化学平衡状态，正确；D．任何时刻，都存在v（CO2） :v（H2） =1:3，不能判断是否达到化学平衡状态，错误；E.单位时间内消耗2 mol CO2，同时消耗1 mol二甲醚，不是正逆反应速率相等，能够说明达到化学平衡状态，正确；F.△H与是否为平衡状态无关，不能判断是否达到化学平衡状态，错误；故选BCE；

（2）①由图可知，T2温度时2s到达平衡，平衡时二氧化碳的浓度变化量为0.1mol/L，故v（CO2）=0.05mol/（L•s），速率之比等于化学计量数之比，故v（N2）=0.5v（CO2）=0.5×0.05mol/（L•s）=0.025mol/（L•s），故答案为：0.025mol/（L•s）；

②接触面积越大反应速率越快，到达平衡的时间越短，催化剂的表面积S1＞S2，S2条件下达到平衡所用时间更长，但催化剂不影响平衡移动，平衡时二氧化碳的浓度与温度T1到达平衡时相同，故c（CO2）在T1、S2条件下达到平衡过程中的变化曲线为：，故答案为：；

（3）①a．升高温度，甲醇的百分含量减小，说明正反应是放热反应，则△H＜0，故A错误；b．反应进行到5min时，a容器的反应如达到平衡，升高温度，平衡向逆向移动，甲醇的体积分数应减小，但图象中给出的是增大，说明还没有达到平衡状态，则v（正）≠v（逆），故B错误；c．b中的平衡状态转变成c中的平衡状态，甲醇的体积分数减小，说明平衡逆向移动，又知反应物的化学计量数之和大于生成物的，应是减小压强，平衡逆向移动，故C正确；d．达到平衡时，a、b、c三个容器的反应温度不同，a容器温度最低，c容器的反应温度最高，根据反应放热可判断出，升高温度，平衡逆向移动，甲醇的体积分数减小，故应为a＞b＞c，故D错误；故选c；

②平衡状态压强比（P后/P前）=0.70，则反应后气体的物质的量=3mol×0.70=2.10mol，气体减少的物质的量=3mol-2.1mol=0.9mol，根据气体减少的物质的量与氢气之间的关系式知参加反应的CO的物质的量=0.45mol，则CO的转化率=×100%=45%，故答案为：45%。

考点：考查了化学反应速率的计算、平衡常数概念的理解应用，化学平衡的计算，化学平衡状态的判断的相关知识。